基于激光三维扫描的裂纹可视化表征方法

疲劳裂纹是飞机服役过程中的常见损伤,激光三维扫描技术可通过获取点云数据实现结构参数的三维重构,但在用于裂纹识别和表征时,面临局部裂纹与结构尺寸之间存在跨尺度效应的问题。为此,基于目视检测难易程度,选取人工裂纹、易于目视可见裂纹、目视可见裂纹和目视勉强可见裂纹等4种典型裂纹特征作为研究对象,提取裂纹长度、裂纹宽度和裂纹两侧高度差作为重构参数来表征局部裂纹特征,并采用光学显微镜对裂纹特征参数进行定量。随后对4种裂纹特征开展激光三维扫描建模试验,分析重构参数对激光三维扫描裂纹特征识别和建模精度的影响。试验结果表明,激光三维扫描技术可以精确识别与表征裂纹特征,为飞机结构裂纹可视化表征提供了一种新的技术手段。

厚边U肋钢桥面顶板与纵肋焊缝疲劳裂纹扩展模式与验算曲线研究

前期研究表明,应用厚边U肋的正交异性钢桥面能够有效改善顶板与U肋连接焊缝的疲劳性能。在此基础上,开展了2组共7个局部足尺模型疲劳试验,在获取S-N基础数据的同时,对疲劳裂纹萌生、汇聚和扩展进行监测并对裂纹断面进行详细分析。结果表明:疲劳裂纹首先在顶板与U肋焊缝长度方向以多处点裂源形式萌生,其后沿纵向和板厚方向扩展并汇聚形成微小可见裂纹;微小可见裂纹以较高速率沿纵向和板厚方向扩展,最终形成贯穿裂纹引起疲劳失效。值得注意的是,在疲劳裂纹萌生与扩展阶段,其形态逐渐由初始多处半圆状点裂源过渡为半椭圆状可见裂纹。此外,基于试验数据推导出具有95%保证率的厚边U肋钢桥面顶板与纵肋焊缝S-N验算曲线,以供工程设计使用。